脆性物体破碎模拟技术是虚拟现实技术在计算机图形学领域的一个重要研究方向,它已经被广泛应用于游戏,影视,工程模拟等领域。脆性物体破碎模拟研究的核心问题是如何使破碎模拟效果接近现实世界中的破碎效果。现实世界的破碎过程快速且复杂,要得到逼真的模拟效果必须进行复杂的计算,复杂的计算过程又会影响到破碎模拟的实时性。因此,如何兼顾脆性物体破碎模拟过程中的真实性和实时性是解决问题的关键。为此,本文提出一种基于三维Voronoi图和布尔运算相结合的模型剖分方法以及一种基于柏林噪声函数的碎块渲染方法对脆性物体破碎进行模拟。首先,针对传统方法如基于四面体的方法构建的四面体单元比较单一,真实性不足的问题,提出了基于三维Voronoi图剖分方法,基于三维Voronoi图的剖分方法能够使破碎的碎块接近现实世界的碎块同时其生成碎块的效率也能达到实时性的要求。单独使用三维Voronoi图剖分方法只是将一个空间剖分为多个Voronoi块,无法解决模型边界上的剖分问题,因此,提出使用布尔运算方法对模型表面和由Voronoi图剖分生成的Voronoi块进行布尔运算,得到最终的碎块模型。实验结果表明,该方法能够处理复杂的三维模型,并且在保证仿真系统实时性的同时,有较强的画面真实性。其次,经过Voronoi图算法剖分后的剖分面是光滑的平面,现实世界的破碎面不可能存在光滑平面,为了使破碎的效果更加接近现实,采用柏林噪声算法和三角网局部渲染算法将由Voronoi图剖分生成的剖分面粗糙化处理。运用标记法将生成的Voronoi剖分面进行标定,同时采用法线式凹凸纹理映射技术将柏林噪声函数生成的法线纹理图渲染至标定的剖分面,达到剖分面粗糙化效果。对比实验结果表明,该方法能使得破碎碎块更加接近现实碎块,在保证一定实时性的前提下,有效增强了仿真的真实性。最后,通过分析脆性物体模拟中的碰撞检测和碰撞响应特点,提出使用Bullet物理引擎实现破碎过程中的碰撞检测和碰撞响应,并借助OpenGL将物体的运动状态进行渲染绘制。实验结果表明,碎块运动过程比较符合物理规律,能够有效增强破碎仿真的真实性。